科技| 3D打印單一樹脂變兩料 新技術支撐結構自動消失

[星島綜合報道] 3D打印技術發展一日千里，但過往受限於「一物一料」，難以靈活應用。近日美國科研團隊開發出一套全新打印系統，僅用一種樹脂，卻能打印出兩種不同性質的固體材料，為未來應用打開新局面。

現時最常見的3D打印技術是熔融沉積建模（FDM），透過噴嘴層層堆疊熱塑性材料。但若追求更高精度與細緻結構，則改用槽式光聚合（VP）技術，以光束照射槽中感光樹脂，使其逐層硬化成型。

然而，VP技術在打印複雜結構（如懸垂或拱形）時，需額外加上支撐，完成後又要手動拆除，既費時又易損壞成品。

由加州大學聖塔芭芭拉分校與美國勞倫斯利物莫國家實驗室（LLNL）組成的團隊，針對這一痛點開發出突破性解決方案。新系統使用以環氧與丙烯酸酯單體為主的樹脂，配合可同時發射紫外光與可見光的打印機。透過精密微鏡控制，兩束光可獨立照射不同區域，令樹脂在特定位置硬化成不同材料。

其中，紫外光固化部分形成物件永久結構；可見光固化部分則成為打印時的支撐。更巧妙的是，打印完成後，只需將成品浸入氫氧化鈉（俗稱燒鹼）溶液約15分鐘，支撐結構即可自動溶解，免除繁瑣拆除工序，亦降低損壞風險。

研究團隊已成功打印出如棋盤圖案、十字架、鏈條、籠中球、雙球螺旋等複雜結構。展望未來，該技術可應用於組織工程支架、活動關節、鉸鏈等實用元件領域。

「槽式光聚合具備快速及高解像度優勢，但拆除支撐一直是最令人頭痛的環節。我們很高興，這次可透過簡單化學手段徹底解決問題，」LLNL研究負責人之一Maxim Shusteff說。有關研究已刊登於最新一期 ACS Central Science 期刊。

圖片：ACS Central Science 2025

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